VUB-onderzoek geeft inzichten in eigenschappen van moleculen onder hoge druk
In zijn doctoraat Electronic Structure and Reactivity at High Pressure using Hydrostatic Pressure Models bestudeerde VUB-onderzoeker Jochen Eeckhoudt (onderzoeksgroep Algemene Chemie), onder begeleiding van Prof. dr. Frank De Proft en Prof. Dr. Mercedes Alonso, hoe moleculen zich gedragen wanneer ze worden blootgesteld aan extreem hoge druk, zoals op de bodem van de oceaan of diep in het binnenste van planeten. Zijn onderzoek toont hoe geavanceerde kwantummechanische modellen ons toelaten om chemische reacties en materiaaleigenschappen onder hoge druk beter te begrijpen.
Hogedrukchemie heeft een lange geschiedenis en leidde al tot belangrijke doorbraken, zoals de ontwikkeling van supergeleiders, superharde materialen en exotische stoffen. Dankzij geavanceerde computermodellen kunnen wetenschappers vandaag nauwkeurig chemische reacties simuleren en deze modellen worden steeds verder uitgebreid naar moleculen onder extreme omstandigheden. Eeckhoudt gebruikte die modellen om klassieke chemische concepten, zoals elektronegativiteit en aromaticiteit, opnieuw te bekijken. “Fundamentele chemische concepten uitbreiden naar diverse omstandigheden laat ons toe om zo ook experimentele observaties eenvoudiger te verklaren”, aldus de doctorandus.
Eeckhoudt vergeleek voor het eerst verschillende modellen die druk simuleren, en toonde hij aan hoe cruciaal een correcte beschrijving van de overgang is tussen een molecule en het omringende medium. In een meer theoretische studie stelde hij een methode voor om te berekenen hoe het dipoolmoment, een belangrijke eigenschap van moleculen, verandert onder druk.
Het onderzoek reikte overigens verder dan louter het atomaire niveau. Eeckhoudt onderzocht hoe aromaticiteit, een fundamenteel concept in de organische chemie, verandert bij benzeen onder hoge druk. Dat leidde tot concrete aanbevelingen voor toekomstige onderzoekers. Ook chemische reacties werden bestudeerd en het correcte mechanisme voor de reactie kon worden geïndentificeerd door experimentele hogedrukgegevens te vergelijken met verschillende theoretische modellen..
Als afsluiter onderzocht Jochen kation-π-interacties in eiwitten, lichte elektrische aantrekkingskrachten die spelen in eiwitten en waarvan aangenomen wordt dat die de ruimtelijke structuur en de functionaliteit van die eiwitten helpen bepalen. Zijn resultaten suggereren dat die interacties, die vaak als belangrijk worden beschouwd in de stabiliteit van proteïnes, misschien minder voorkomen en minder essentieel zijn dan tot nu toe werd aangenomen.
Over de onderzoeker
Jochen Eeckhoudt behaalde zijn bachelor scheikunde aan de VUB in 2019 en vervolgde met een master in 2021. Met steun van een FWO-beurs startte hij daarna zijn doctoraat, waarin hij twee eerste-auteurspublicaties realiseerde, deelnam aan acht internationale congressen en zijn werk presenteerde op het Young Research Symposium van CBOND2024. Hij begeleidde vijf thesissen, gaf les in talrijke practica en vertegenwoordigde zijn faculteit in verschillende universitaire commissies.
Meer info:
https://algc.research.vub.be/jochen-eeckhoudt
